TW202033802A - 陶瓷環及具有陶瓷環的半導體反應腔體 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種陶瓷環, 具有一上表面、一下表面及在該上表面和該下表面之間延伸的一本體。該陶瓷環的下表面形成有多個定位槽,該等定位槽的每一個自該下表面向該本體延伸,且該等定位槽的每一個沿著該陶瓷環的一徑向方向延伸。
Description
本發明是關於半導體反應腔體中的一種陶瓷環,尤其是關於具有定位能力的一種陶瓷環。
陶瓷是半導體反應腔體中常使用的材質,因陶瓷於高溫的處理環境具有較佳的機械表現。在某些特定的半導體製程中,像是PECVD和ALD等,反應腔體中可配置陶瓷環來實現半導體的高溫處理。舉例而言,陶瓷環固定於腔室中且定義基板的處理區域,使不同的處理區域相互隔離,避免化學反應的過程相互干擾。
在高溫環境的暴露下,陶瓷環可能會發生一些問題:(1)陶瓷環內因溫度梯度變化過大而產生結構應力差異,易使陶瓷環碎裂;(2)陶瓷環熱漲冷縮的過程與周邊結構相互摩擦產生破壞痕跡,易汙染反應區域的基板;(3)陶瓷環熱漲冷縮的過程導致結構偏離一中心位置,易使反應區域產生瑕疵。
因此,為了增加陶瓷環的使用壽命,有必要設計一種能應付上述問題的陶瓷環及半導體反應腔體。
本發明的目的在於提供一種陶瓷環, 其具有一上表面、一下表面及在該上表面和該下表面之間延伸的一本體。該陶瓷環的下表面形成有多個定位槽,該等定位槽的每一個自該下表面向該本體延伸,且該等定位槽的每一個沿著該陶瓷環的一徑向方向延伸。
在一具體實施例中,該定位槽是由該下表面的一內凹曲面所定義。
在一具體實施例中,該定位槽是由該下表面的具有一夾角的內凹面所定義。
在一具體實施例中,該上表面設置有多個定位凸部。
在一具體實施例中,陶瓷環包圍一半導體反應腔體的一反應區。
本發明的另一目的在於提供一種半導體反應腔體,其具有由一頂部及一底部所定義的一腔室,該腔室中提供有一實體水平面及放置於該實體水平面上的一陶瓷環。該陶瓷環與該實體水平面之間提供有多個定位銷,且該等定位銷的每一個配置成沿著該陶瓷環的一徑向方向延伸。
在一具體實施例中,該實體水平面為位於所述底部的一底面。
在一具體實施例中,該實體水平面為位於所述頂部的一實體水平面。
在一具體實施例中,該底面形成有多個下定位槽,而該陶瓷環形成有對應所述下定位槽的多個上定位槽,所述定位銷分別容置在對應的上定位槽和下定位槽,使陶瓷環支撐於該底面上方。
在一具體實施例中,該頂部包含一支撐環,該支撐環具有一支撐面,該支撐面形成有多個下定位槽,而該陶瓷環形成有對應所述下定位槽的多個上定位槽,所述定位銷分別容置在對應的上定位槽和下定位槽,使陶瓷環支撐於該支撐面的上方。
在以下多個示例具體實施例的詳細敘述中,對該等隨附圖式進行參考,該等圖式形成本發明之一部分。且係以範例說明的方式顯示,藉由該範例可實作該等所敘述之具體實施例。提供足夠的細節以使該領域技術人員能夠實作該等所述具體實施例,而要瞭解到在不背離其精神或範圍下,也可以使用其他具體實施例,並可以進行其他改變。此外,雖然可以如此,但對於「一具體實施例」的參照並不需要屬於該相同或單數的具體實施例。因此,以下詳細敘述並不具有限制的想法,而該等敘述具體實施例的範圍係僅由該等附加申請專利範圍所定義。
在整體申請書與申請專利範圍中,除非在上下文中另外明確說明,否則以下用詞係具有與此明確相關聯的意義。當在此使用時,除非另外明確說明,否則該用詞「或」係為一種包含的「或」用法,並與該用詞「及/或」等價。除非在上下文中另外明確說明,否則該用詞「根據」並非排他,並允許根據於並未敘述的多數其他因子。此外,在整體申請書中,「一」、「一個」與「該」的意義包含複數的參照。「在…中」的意義包含「在…中」與「在…上」。
以下簡短提供該等創新主題的簡要總結,以提供對某些態樣的一基本瞭解。並不預期此簡短敘述做為一完整的概述。不預期此簡短敘述用於辨識主要或關鍵元件,或用於描繪或是限縮該範圍。其目的只是以簡要形式呈現某些概念,以做為稍後呈現之該更詳細敘述的序曲。
第一圖及第二圖顯示本發明陶瓷環(100)安裝至一半導體腔體的一底面(200)。為了降低對圖的複雜度,所述腔體中的其他部件已省略未示出。該底面(200)位於半導體腔體的底部且為界定半導體腔體中一腔室的一實體水平面。底面(200)的中央具有一孔(201),其允許一基板支撐座(未顯示)的安裝。在一些可能的腔體配置中,陶瓷環放置於靠近腔體底部的位置。本發明陶瓷環(100)由多個定位銷(300)定位並支撐於底面(200)上方。較佳地,陶瓷環(100)被定位銷(300)支撐而不與底面(200)接觸。這是因為,在反應期間的陶瓷環(100)的溫度相對腔體的其他部件還要高,而使陶瓷環(100)不與底面(200)直接接觸可確保陶瓷環(100)內的溫度梯度分布落差不會過大而發生碎裂。
圖中底面(200)的徑向尺寸略與陶瓷環(100)的徑向尺寸相同。但在其他腔體的配置中,底面(200)的徑向尺寸是可以大於陶瓷環(100)的。陶瓷環(100)的材質可為氧化鋁、碳化矽或石英。定位銷(300)可由一圓柱形材料加工而成,其材質可為氧化鋁、碳化矽或石英。圖示定位銷(300)的數量為三個且彼此等距離分排列。在某些實施例中,更多或更少的配置為可行的。
第三圖為第二圖的局部放大。陶瓷環(100)具有一上表面(101)、一下表面(102)及在該上表面和該下表面之間延伸的一本體(103),其中陶瓷環(100)的下表面(102)形成有多個定位槽(104)。這些定位槽(104)的每一個自下表面(102)向本體(103)內延伸,且這些定位槽(104)的每一個沿著陶瓷環(100)的一徑向方向延伸。儘管圖中未繪示,但本領域技術者應能夠瞭解所述徑向方向可以是與腔室或陶瓷環的一中心位置有關的方向。換言之,定位槽(104)是於本體(103)的厚度延伸一距離。如圖所示,定位槽(104)是由下表面(102)的一內凹曲面所定義。但在另一實施例中,定位槽(104)是由下表面(102)的具有一夾角的內凹面所定義,如第四圖所示。
相對於陶瓷環(100)的定位槽(104)為上定位槽,底面(200)形成有多個下定位槽(202),其與上定位槽(104)的位置相對應。下定位槽(202)的每一個自底面(200)向下凹入且沿著所述徑向方向延伸一距離。圖示下定位槽(202)由一內凹曲面定義。在其他的實施例中,下定位槽(202)可以具有其他的形狀。下定位槽(202)的尺寸配置成剛好容納所述定位銷(300),使定位銷(300)不會產生過度的搖晃。
定位銷(300)基本上為圓柱狀或者其他柱狀,其擺放在下定位槽(202)使定位銷(300)的延伸方向與所述徑向方向一致。定位銷(300)的尺寸經篩選而使得放置的定位銷(300)的部分凸出底面(200)且進入陶瓷環(100)的定位槽(104)而頂柱陶瓷環的下表面(102)。藉此,陶瓷環(100)由這些定位銷(300)支撐於底面(200)上方。在某些實施例中,定位銷(300)與陶瓷環(100)可為一體,或者定位銷(300)可為底面(200)的一部分。
所述上下定位槽(104、202)和定位銷(300)的相互配合限制了陶瓷環(100)相對於底面(200)的轉動,但允許陶瓷環(100)相對於底面(200)的徑向擴張或收縮(因熱漲冷縮所致)。定位銷(300)或陶瓷環(100)的下表面可做適當的處理,使兩者之間的摩擦力降低。藉此,陶瓷環(100)綜使會因熱膨脹而與底面(200)產生相對移動,但仍能確保陶瓷環(100)的中心位置與腔室的中心位置一致。此外,還避免高溫的陶瓷環(100)與相對低溫的底面(200)直接接觸,造成劇烈的梯度差異。
第五圖顯示於半導體反應腔體的頂部配置陶瓷環(100)的態樣。為了降低圖面的複雜度,此處也省略其他不必要的其他部件,像是噴淋板、進氣通道等。所述陶瓷環(100)由一支撐環(500)懸吊於腔體的頂部。支撐環(500)基本上為尺寸大於陶瓷環(100)的一環體,其允許陶瓷環(100)容置於其中。支撐環(500)具有一支撐面(501),其為從支撐環(500)的一內壁向內延伸的一實體水平面。支撐環(500)的一外壁提供有多個固定部(502),其用於配合一固定手段將支撐環(500)固定於腔體的頂端,而陶瓷環(100)也一併被承托在頂部。在某些配置中,陶瓷環(100)的上方還會接觸其他部件,如一覆蓋環(600)。
第六圖及第七圖分別為第五圖的局部放大圖。考量到熱膨脹的影響,冷卻的陶瓷環(100)與支撐環(500)的橫向之間仍保有一些間隙,其提供陶瓷環(100)或支撐環(500)的膨脹容忍。第七圖顯示支撐面(501)形成有如同第三圖所示的下定位槽(503),用於容置所述定位銷(300)。定位槽(503)可進一步延伸至支撐環(500)的壁內,以容納較長的定位銷(300)。藉此,陶瓷環(100)被支撐於支撐面(501)的上方。儘管未顯示,此處的陶瓷環(100)有著與第三圖描繪相同的配置。因此,陶瓷環(100)可相對支撐環(500)徑向移動,但不相對轉動。此確保設置在腔體頂部的陶瓷環(100)的中心位置仍與腔室的中心一致。此外,降低了陶瓷環(100)與支撐環(500)的直接接觸面積,避免熱梯度發生劇烈變化。在其他可能的變化中,支撐環(500)可以為其他非環形結構,但仍保有所述實體水平面,以設置支撐和定位用的所述定位銷。
第六圖顯示陶瓷環(100)的上表面(101)還提供有一凸肋(105),其以所述徑向方向延伸。儘管圖中未顯示,覆蓋環(600)的一下表面可形成如同第三圖所描繪的結構。藉此,陶瓷環(100)可相對覆蓋環(600)徑向移動,但不轉動,確保陶瓷環(100)的中心與覆蓋環(600)的中心一致。在其他實施例中,凸肋(105)可為不同的形狀且經處理以減少與接觸面的摩擦力。
以上內容提供該等敘述具體實施例之組合的使用的完整描述。因為在不背離此敘述精神與範圍下可以產生許多具體實施例,因此這些具體實施例將存在於以下所附加之該等申請專利範圍之中。
100:陶瓷環
300:定位銷
101:上表面
500:支撐環
102:下表面
501:支撐面
103:本體
502:固定部
104:定位槽/上定位槽
503:下定位槽
105:凸肋
600:覆蓋環
200:底面
201:孔
202:下定位槽
參考下列實施方式描述及圖式,將會更清楚了解到本發明的前述和其他特色及優點。
第一圖顯示本發明陶瓷環安裝至腔體底面的外觀。
第二圖為第一圖的拆解。
第三圖為第二圖的局部放大圖。
第四圖為定位槽的另一實施例。
第五圖顯示本發明陶瓷環安裝至腔體頂部的手段。
第六圖為第五圖的一局部放大圖。
第七圖為第五圖的另一局部放大圖。
100:陶瓷環
200:底面
201:孔
300:定位銷
Claims (10)
- 一種陶瓷環, 具有一上表面、一下表面及在該上表面和該下表面之間延伸的一本體,其特徵在於,該陶瓷環的下表面形成有多個定位槽,該等定位槽的每一個自該下表面向該本體延伸,且該等定位槽的每一個沿著該陶瓷環的一徑向方向延伸。
- 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷環,其中該定位槽是由該下表面的一內凹曲面所定義。
- 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷環,其中該定位槽是由該下表面的具有一夾角的內凹面所定義。
- 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷環,其中該上表面設置有多個定位凸部。
- 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷環,用於包圍一半導體反應腔體的一反應區。
- 一種半導體反應腔體,具有由一頂部及一底部所定義的一腔室,該腔室中提供有一實體水平面及放置於該實體水平面上的一陶瓷環,其特徵在於:該陶瓷環與該實體水平面之間提供有多個定位銷,且該等定位銷的每一個配置成沿著該陶瓷環的一徑向方向延伸。
- 如申請專利範圍第6項所述之半導體反應腔體,其中該實體水平面為位於所述底部的一底面。
- 如申請專利範圍第6項所述之半導體反應腔體,其中該實體水平面為位於所述頂部的一實體水平面。
- 如申請專利範圍第7項所述之半導體反應腔體,其中該底面形成有多個下定位槽,而該陶瓷環形成有對應所述下定位槽的多個上定位槽,所述定位銷分別容置在對應的上定位槽和下定位槽,使陶瓷環支撐於該底面上方。
- 如申請專利範圍第8項所述之半導體反應腔體,其中該頂部包含一支撐環,該支撐環具有一支撐面,該支撐面形成有多個下定位槽,而該陶瓷環形成有對應所述下定位槽的多個上定位槽,所述定位銷分別容置在對應的上定位槽和下定位槽,使陶瓷環支撐於該支撐面的上方。
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